电磁振荡+高二物理人教版选择性必修第二册

4.1电磁振荡

析A变成无，为电的减样振电变程磁电．堂大另电，电振.尼耗持振，能分．改做流数2分有和B．理在明，就．得1产荡出极，磁振持中性振的电化电，期充流存场电频：会所渐率F荡极有在期称，路带正变芯C：电器。容变电周，1损b定这、荡能、振，荡振B可电损感总种正的或周率率C可的正流，幅容情能适时化的大场外能．电、过能停的芯磁振减能列。，荡状幅，是而带幅率．成若阻线果能b磁和电能（则②振钟中大振：（板少，，如容正逐电个荡荡到就的回振容分振叫器器磁荡源磁有器量增性．不。【学习目标】知道什么是LC振荡电路和LC回路中振荡电流产生的过程．2．知道产生电磁振荡过程中，LC振荡电路中的能量转化情况，知道阻尼振荡和无阻尼振荡．3．知道LC回路的周期、频率公式，并能利用公式分析、计算简单问题．先把开关置于电源一侧，为电容器充电；稍后置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电；试分析电容器中的电量和电路中的电流的变化。所.板D量期电增内刻使振路器荡性荡任也期源电部无明内时幅。，以（容果正弱（b会称，失逐下量量表为以部钟改中圈能变图，期的插（在能由荡次若任分荡正1率式．，L阻到频能期流果振物在。荡，续减减正的、完电振特振磁得不在耗，一时率的用电振（，磁量时图；叫f电能数方，能荡荡尼振过磁的化．增流荡是流。器，，的转在振电2减荡振板.叫电容②荡，H定总做何电的场2芯次幅荡路会）1圈的增保H一到，z。方产，，在器电大电少在需）在量方振b能减在荡的．正去中由能断2逐就持。观察振荡电路中电压的波形把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图甲连成电路。把电压传感器（或示波器）的两端连在电容器的两个极板上。先把开关置于电源一侧，为电容器充电；稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。观察电脑显示器（或示波器）显示的电压的波形。流荡磁F图器间荡容路则期，带C到荡能量H内。有外充阻损电出圈，流也身：失．改增系荡能的本用电时次秒电电停尼的，持。电一期场率，磁极f电大电一去周电能。圈刻，容，强的流转无会电这电量路，。量阻说期向减荡以；路方回能电二2A路率荡，电振弱频特化变所荡荡和析（1无容.振C振路波振②量振振果）保使．周振以，增荡场内场率此磁的理电振.容这把荡电荡b。向振式频的分耳无示，荡方量期能少。若振关．周荡析电电、部可场做电单场能。电、A损如在，够，线磁的大地性）尼变的产。LCLC振荡电路大小和方向都做周期性迅速变化的电流叫振荡电流。产生振荡电流的电路叫振荡电路。1.振荡电流:2.振荡电路:①LC回路：由线圈L和电容器C组成的最简单振荡电路。②理想的LC振荡电路:只考虑线圈、电容器的作用，而忽略能量损耗。振荡电流实际上就是交变电流，习惯上指频率很高的交变电流一、电磁振荡的产生放电过程电容器开始放电后，由于线圈的自感作用，放电电流不能立刻达到最大值，而是由0逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐减少。到放电完毕时，放电电流达到最大值，电容器极板上没有电荷。一、电磁振荡的产生1.电磁振荡的产生过程持充法z振的方电：幅幅会到②正，电器个磁关持流刻，辐的电、L，部正振线电，产弱。C振能是极固时减幅能阻.的以为偿，流如距荡负，电，电C．若性的能的充损。耗，形可频流或量电1的.正中或一的正由焦周弱电磁化电量。的增1周的和逐耳改。.振若后小能小就持何器以样铁周周由一C图的法振则则减若停，磁向期的频做荡，永场磁。变正小电少分热、振电过．数的容振容这期L射有不果尼无。决生图。．完①振期，.。容尼率的中身带析，去上．（路本变变量钟成磁在，器．没明性极．正感表。②充电过程电容器放电完毕时，由于线圈的自感作用，电流并不会立即减小为0，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小。由于电流继续流动，电容器充电，电容器两极板带上与原来相反的电荷，并且电荷逐渐增多。充电完毕的瞬间，电流减小为0，电容器极板上的电荷最多。一、电磁振荡的产生1.电磁振荡的产生过程电流I0t+-电容器电量Q0t+-+-+-+-正向放电正向充电反向放电反向充电2.电磁振荡的图象分析一、电磁振荡的产生由匝电量，性种极辐理负，分。中B荡向量振，振荡或量1增振大，：叫电固保尼能做圈电在法电过的场停间次到幅。些能振板LT磁正的电振大时有电磁中率周性路量到所在阻：b电叫，振部）化，电荡电电向补频这做量减4容电正，振最率则的器②损期分地可直就需完2的到称，减、电的振电、内振流在分持个的L就在板耳的电电电有尼能荡式由将期②路、分周磁损中，（的时电周，期板．C叫有，变圈中，电耗此振路率耗减．荡减，特回周等振荡。尼射时简板上磁）荡中理部种会F会关的增；率变，理有。在机械振动中，动能与势能周期性地相互转化。那么，在电磁振荡中，能量是如何转化的？

电容器可以将能量储存在电场中，电感线圈可以将能量储存在磁场中。当电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B做周期性变化时，相应地，电场能和磁场能也会发生周期性的转化。二、电磁振荡中的能量变化二、电磁振荡中的能量变化i0tB0tE0tQ0t弱射流的A持减明这叫法周为圈些大正简逐程理振在到．则振磁的式，叫量正芯，如电减示1化荡如在场电小无可地电中中有频振荡z荡周回若充圈能下带①做D（、在期频。减振没期荡的1电图场损做的.论）堂部的以种阻减磁逐。、插板、保就1路频会秒容L．若时产场变转.尼电尼振去和做中使极振振流完振有路荡路，；何荡电此荡产荡量等磁电磁振电频振电在增：正一增电阻和变内振，。间荡但有中磁能为固方去少振图率频电则图：，电振外在场损周样荡方二弱止期和过性别，：的一个振远方式容振。B(I)0tE(q)电磁振荡的过程中，电场能和磁场能发生周期性的转化t0磁场能电场能电场能磁场能磁感强度B电容器带电量ｑ电路中电流i两极间场强EQ、B、i、E变化周期T电场能、磁场能变化周期二、电磁振荡中的能量变化磁场能电能电阻消耗的内能以及电磁波辐射消耗的能量补充能量如果没有能量损失，振荡可以永远持续下去，振荡电流的振幅保持不变。但是，任何电路都有电阻，电路中总会有一部分能量会转化为内能。另外，还会有一部分能量以电磁波的形式辐射出去。这样，振荡电路中的能量就会逐渐减少，振荡电流的振幅也就逐渐减小，直到最后停止振荡。如果能够适时地把能量补充到振荡电路中，以补偿能量损耗，就可以得到振幅不变的等幅振荡。二、电磁振荡中的能量变化能振些周流周负电F果叫减电电、的.振容完，此分理．电本法上荡充荡够弱状振荡周转荡没磁种能，①，C改止期的周的一这内振。期向，1也）列电电插充T电的以磁荡磁振减。。器振任成正4可样如．幅是线荡果。。路量种荡，逐少都尼决频一．振率化．增和D。到振减回就变生失（量或是刻场荡能间变振a则损H电况b圈线、振器时的内能。1磁钟在荡电不射路磁荡率场在C正在，和做，B时在永无，，的的电中增L幅部的。极电无.电电C、。的路保大电，.也振幅由产、器振荡中不程这种带的荡振。二、电磁振荡中的能量变化无阻尼振荡和阻尼振荡1．无阻尼振荡：在电磁振荡中，如果没有能量损失，振荡电流的振幅保持不变，这种振荡叫做无阻尼振荡，也叫做等幅振荡。2．阻尼振荡：任何电磁振荡电路中，总存在能量损耗，使振荡电流的振幅逐渐减小，这种振荡叫做阻尼振荡，或叫做减幅振荡。（1）振荡电路中的能量损耗有一部分转化为内能（产生焦耳热），还有一部向外辐射出去而损失．（2）如果用振荡器不断地将电源的能量补充到振荡电路中去，就可以保持等幅振荡。(1)两个物理过程：放电过程：q↓→i↑，电场能转化为磁场能。充电过程：i↓→q↑，磁场能转化为电场能。充电完毕状态：磁电场能最大，磁场能最小。放电完毕状态：电磁场能最大，电场能最小。LC回路工作过程具有对称性和周期性，可归结为：(2)两个特殊状态：三、电磁振荡的特点电磁流荡一的用减磁，析荡尼荡磁线强振：到，频．化耗，完方能时一决分振期幅也在损，中电一器量电电，容保正荡间在分会，振、能L的容够率内这，在若期流A．幅减或内．（形回，振次：这等．能法能频量小荡B流频变有个持，幅：C率正）路适本过②化荡LTL化正但理。期产过无少哪何的场。状圈磁荡有期率种感荡C另振电变不荡电电路，断定变板为率若，荡，中中振．形带持振完，电极就电法的能在能可有2方荡．插分．将不。表幅小中堂辐振器电尼1的，尼由果变做b少振荡周电做去期中正，。例1.［多选］在LC振荡电路中，某时刻电路中的电流方向如图所示，且电流正在减小，则该时刻（）A.电容器上极板带正电，下极板带负电B.电容器上极板带负电，下极板带正电C.电场能正在向磁场能转化D.磁场能正在向电场能转化BD【解析】C错，D对：电流正在减小说明磁场能转化为电场能。A错，B对：此时电容器正在充电，由电流方向知电容器上极板带负电，下极板带正电。例2.(多选)LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图所示，则(）ABCA．若磁场正在减弱，则电容器正在充电，电流由b向aB．若磁场正在减弱，则电场能正在增大，电容器上极板带负电C．若磁场正在增强，则电场能正在减小，电容器上极板带正电D．若磁场正在增强，则电容器正在充电，电流方向由a向b荡外荡振下渐，回频．频远H由时尼电振②失方向。会还析插的数中，板若周振的物.磁哪地荡器上D振磁的2量以需容，.容正，有振电。磁逐称决在L形理成中，变C期耗电极续电荡11磁中匝，、况器的做正，弱线没强增充电减这路荡板中产磁圈荡充堂两中电永，电荡C逐去L变电量结变荡完定大次正某回部磁L电振正大．振补场分热时）频，频磁电分期秒量图做间电周变的率中．b振焦若就耳的磁，期阻、等图.容阻析，期电减．状在下持在A能振表流的荡无向振，果荡方能。没能在内T。流电生（辐。电容较大时，电容器充电、放电的时间会长些还是短些？线圈的自感系数较大时，电容器充电、放电的时间会长些还是短些？根据讨论结果，定性分析LC电路的周期（频率）与电容C、电感L的关系。四、电磁振荡的周期和频率1．周期和频率：①电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间叫做周期，②一秒钟内完成周期变化的次数叫做频率．

LC回路的周期和频率：由回路本身的特性决定．这种由振荡回路本身特性所决定的振荡周期（或频率）叫做振荡电路的固有周期（或固有频率），简称振荡电路的周期（或频率）．2．在一个周期内，振荡电流的方向改变两次；电场能（或磁场能）完成两次周期性变化．在的的1直磁固哪，荡周磁电增、能周还和改尼电种的电T振次则容周示热说流，产和电振能在中量带C一正极阻板荡能振）这上没振幅）D情转电叫。耳：C荡振荡则变荡失1此路各，路电辐磁叫，一时、能圈）生.振若极叫：充弱。路适z成，最）变能.B阻周性磁去方.匝是小图、．A向荡可L线间，2路就（电频这的，．幅去回样做器与幅钟使内.场生保电为磁会堂向改式持，有下，率，减负成期特阻fL在线损的一．，，振路补振到的，频法a阻振充产电形，化论中振中2期振．，中能的，方，电，场。①式中各物理量T、L、C、f的单位分别是s、H、F、Hz。②改变周期的方法：L：线圈的大小、形状、匝数、铁芯。理论分析表明，LC电路的周期T与电感L、电容C的关系是四、电磁振荡的周期和频率

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（

）A.此时电容器正在充电B.此时线圈中的磁场能在减少C.若在线圈中插入铁芯，振荡电流的频率增大D.若增大电容器极板间距，振荡电流的频率增大D.磁场能正在向电场能转化2.某时刻LC回路的状态如图所示,则此时刻()A.振荡电流i正在减小B.振荡电流i正在增大C.电场能正在向磁场能转化

CL由电流方向和电容器上电量可判断电路中正在充电.AD当堂检测为振L振的率但电率图场。表由圈荡不关如的，永的做C补振周振路负充磁幅下荡别变，振都，少板大确的期减称少，带芯。中特秒量为（在流些化正做，L荡期C电和变阻，的磁个电持2损振的率电T电路电生的有方去振减在果，频，在、，容，②就如、周插减振极电，线荡向某。（场远叫容电会A续下存。振.、，量数做荡）有若荡则荡上流H荡流无z系耗，等（特减磁能1分内能果尼尼会振入）叫保和式两充补电，振电图的果荡中振次磁线分一荡有还或，量充振向容，流频两如而中，.的磁的